Только не вариатор! Почему так?

Почему мы ненавидим вариатор? Редакция Автоброкер Клуба попыталась найти объяснение этому, рассмотрев технологически увлекательную, удивительно долгоживущую, максимально «облитую грязью» бесступенчатую трансмиссию.

Вариатор (CVT) стал именем нарицательным, от упоминания которого некоторые автолюбители корчатся и закатывают глаза. Неужели время вызывать экзорцистов? Или попробуем иную тактику? Для начала скажем, что вне зависимости от того, нравится нам этот тип трансмиссии или нет, он никуда не денется. Рынок наполнен машинами с CVT. И поклонников у них хватает, кстати. А теперь давайте разбираться, что это такое. Кому лень читать, тот может проскролить до конца и посмотреть видео.

В чем отличие вариатора от автоматической трансмиссии

Чтобы понять, почему вариаторы стали такими ненавистными, мы должны понять, чем они отличаются от традиционных автоматических коробок передач. В АКПП для приведения в действие механизма переключения передач (валы, на которых нанизаны шестерни) используется давление масла, а вот в вариаторе вообще нет шестеренок.

Как работает вариатор

Так выглядит CVT Лада Веста, который устанавливался на автомобиль до введения санкций

В большинстве вариаторов используются два шкива, соединенных ремнем (иногда цепью), для передачи мощности от двигателя к колесам.

Один шкив соединен муфтой с коленчатым валом двигателя. Это приводной шкив коробки передач. Второй шкив, соединенный с приводным шкивом ремнем, передает мощность на карданный вал или колеса. Это ведомый шкив вариатора.

Один или оба шкива состоят из пары конусов, кончики каждого из которых обращены друг к другу, образуя центр шкива в канале, где встречаются кончики конуса. Конусы управляются гидравлически, сдвигаются или раздвигаются друг от друга в зависимости от виртуального переключения передач.

На низких скоростях два конуса, составляющие ведомый шкив, раздвинуты максимально далеко друг от друга, что позволяет ремню, соединяющему оба, располагаться на самом узком диаметре шкива со стороны привода.

В этом состоянии входной вал быстро вращается относительно выходного вала, максимизируя крутящий момент на колесах. Это положение имитирует первую передачу в обычной коробке передач, создавая передаточное число, которое максимизирует вращение на низких оборотах.

По мере того, как автомобиль ускоряется, конусы входного шкива вариатора медленно соединяются, сводя кончики конусов вместе и заставляя ремень подниматься вверх по стенке конусов. Это увеличивает диаметр шкива.

В этом случае вращение приводного шкива замедляется по сравнению с ведомым шкивом. Тут мы видим сходство переключения передач в традиционной трансмиссии — достижение максимальной скорости машины при низких оборотах двигателя.

В современном автомобиле оба шкива сделаны из конусов, что обеспечивает гораздо большую вариативность передаточных чисел (и более широкий диапазон возможных скоростей).

Чуточку истории

Вариатор (CVT) DAF

Если отбросить все ранние виды вариаторов, создание которых можно было бы назвать «инженеры упражнялись», то первый успешный узел появился в 1958 году. Компания DAF выпустила автомобиль (индекс 600), оснащенный так называемой трансмиссией Variomatic.

Голландский Variomatic представлял собой рудиментарный вариатор, интегрированный в заднюю ось. В нем использовались массивные шкивы и резиновые(!) ремни, которые со временем растягивались. Модель 600 пользовалась огромным успехом в Европе благодаря топливной эффективности и компактным размерам. В 60-х годах DAF с коробками передач Variomatic даже недолго продавались в США. В конце концов они были запрещены на американских дорогах из-за особенностей самого Variomatic — ранние DAF не имели парковочной передачи. Правительство США посчитало это небезопасным и прекратило продажи.

Subaru Justy в 1989 году открыла эру модернизированных трансмиссий вариаторного типа. А к началу 2000-х годов Honda, Nissan, Subaru и Toyota уже вовсю выпускали автомобили с вариаторами.

Чем хорош вариатор

Демонстрация работы вариатора

В таких коробках меньше движущихся частей, чем у традиционных автоматов, что делает их дешевле в производстве. Кроме того, они более экономичны. Поскольку передаточное число бесступенчато и постоянно изменяется, вариатор всегда поддерживает двигатель на самых эффективных оборотах. Любой, кто когда-либо водил автомобиль, оснащенный вариатором, вероятно, знаком с тем, каково это.

Обороты подскакивают при резком ускорении, так как входной шкив коробки передач позволяет двигателю вращаться на оборотах, где он создает пиковый крутящий момент (обычно где-то близко к красной линии). Обороты «зависают» там по мере увеличения скорости автомобиля. По мере увеличения скорости автомобиля входной и выходной шкивы вариатора регулируются, чтобы удерживать двигатель в наилучшем режиме.

При достижении крейсерской скорости и уменьшении зазора дроссельной заслонки шкив первичного вала расширяется, а шкив выходного вала сжимается, снижая частоту вращения коленчатого вала двигателя для эффективной работы. Это делается плавно, без паузы на переключение передач, как при традиционной трансмиссии.

Добавление зазора дроссельной заслонки компенсируется регулировкой размера шкива, чтобы поддерживать обороты двигателя на одном уровне. Это отличное решение для экономии топлива.

В то время как ранние вариаторы теряли часть  эффективности из-за высокого трения и нагрева, современные вариаторы намного более совершенны.

По данным Jatco, известнейшего производителя трансмиссий, который сотрудничает с крупными автопроизводителями, некоторые из его недавних вариаторов превзошли «барьер эффективности трансмиссии в 90%, что считается очень сложным для вариаторов». Это контрастирует с эффективностью передачи мощности 85% на старых автоматических устройствах с гидротрансформатором.

Чем плох вариатор

Хотя все то, о чем мы написали выше, технически выглядит более эффективно, это приводит к гудению двигателя. Субъективно это делает автомобиль менее привлекательным в управлении, уменьшая звуковой комфорт. Иногда это можно узнать не только из уст водителя, но и из уст пассажиров…

Чтобы нивелировать вой вариатора, некоторые производители программируют агрегаты так, чтобы они имели «точки переключения».

Вместо того, чтобы плавно изменять относительные диаметры входного и выходного валов для достижения максимальной мощности или эффективности, диаметры остаются фиксированными на красной линии, а затем изменяются одновременно, чтобы снизить обороты.

Действие имитирует шестерни традиционного автомата. Благодаря этой стратегии производители по-прежнему имеют преимущества вариаторов — возможность изменять передаточные числа на ходу и более низкие затраты на сборку.

Еще один минус — это ремонт вариатора. Но по затратам это вполне сопоставимо с ремонтом автоматической коробки. Но есть один нюанс — это ходимость вариатора. А она в ряде случаев гораздо ниже по сравнению с автоматом. Таким образом вариатор в этом вопросе проигрывает механической КПП и роботизированной трансмиссии.

ПРОДОЛЖЕНИЕ ИСТОРИИ ПРО ВАРИАТОР

Читайте нас в Дзен